“巡天-1号”高空高速试飞中暴露出的“高温湍流-结构耦合震颤”问题,像一根尖锐的刺,扎在了“南天门计划”快速推进的道路上。
石毅深知,这个看似微小的振动现象,若不能彻底根治,在更高速度、更长时间的空天飞行中,足以引发灾难性的结构疲劳失效,甚至导致机体解体。
第一会议室里,气氛凝重而专注。气动、材料、结构、动力学四个核心小组的负责人和骨干成员齐聚一堂,巨大的显示屏上展示着“巡天-1号”震颤数据的频谱图和高速摄影机捕捉到的机体表面气流形态模拟图。
石毅站在台前,手落在频谱图上一个异常波峰上:“大家都看到数据了。15马赫以上,特定攻角下,头部和翼前缘激波与边界层相互作用,诱发高频压力波动。
这种波动与“龙鳞-2型’材料本身的固有振动频率产生了耦合共振。
虽然当前材料强度足以承受,但长期累积,必然导致微观裂纹的产生和扩展。”
气动组负责人首先发言,眉头紧锁:“我们尝试调整了“承影’的气动外形微调方案,比如稍微修改前缘曲率和翼面扭转分布,试图改变激波形态和分离点,分散能量。
但模拟结果显示,效果有限,只能轻微推迟震颤发生的临界速度,无法根除。而且气动外形的任何较大改动,都会影响整体的升阻比和隐身性能。”
结构组负责人接着补充:“我们考虑过增加局部结构刚度,比如在这些关键区域内部增加加强筋或采用蜂窝夹层结构。
但这会显著增加重量,推重比下降,与我们的设计目标背道而驰。”
材料组的专家提出设想:“或许我们可以进一步优化“龙鳞-2型’的材料配方和微观结构,改变其固有频率,错开这个危险的共振点。但这需要大量的计算和实验试错,周期可能会很长。”
动力学组的负责人则提出了一个更偏向于控制理论的思路:“也许我们可以引入主动振动抑制系统?在蒙皮下方关键点布置微型压电作动器阵列和传感器,实时监测振动,并发出反向抵消波动。但这套系统本身极其复杂,对可靠性要求极高,而且增加了额外的重量和能量消耗。”
会议陷入了短暂的沉默。每个方案都有其价值,但也都有明显的局限性。
石毅的目光扫过全场,大脑飞速运转,整合着各方信息。片刻后,他开口,声音沉稳:“单独任何一个方案,恐怕都难以完美解决这个问题。我们需要的是一个多学科融合的解决方案。”
他走到电子白板前,拿起笔,飞快地勾勒起来:
“气动组不要放弃外形微调优化,哪怕只能提升1%的临界速度,也是宝贵的增益。重点考虑非对称微调或者自适应可变形的可能,哪怕只是为未来技术做储备。”
“材料组立刻启动“龙鳞-2$型’的紧急研制,目标就是在不显著增加重量和削弱防护性能的前提下,通过纳米级掺杂和织构调控,将其固有振动频率提升15%以上,远离当前的危险区间。这是基础。”“结构组配合材料组,研究在震颤核心区域内部,采用一种“梯度变刚度’支撑结构。
不是简单增加厚度,而是模仿生物骨骼结构,进行拓扑优化,在关键传力路径上精准增材,非关键区域做减重镂空,实现刚度和重量的最佳平衡。”
他看向动力学组负责人,“主动振动抑制系统,这个思路很好,不能放弃。
但我们不追求全覆盖,而是在材料组和结构组工作完成后,通过精准模拟,找出最终无法避免,残余振动最强烈的几个“热点’,进行重点布防。
研制超小型、高可靠性、低功耗的压电作动器单元,集成到蒙皮之下,作为最后一道保险。”他放下笔,目光灼灼:“这是一个组合拳。气动优化争取空间,材料升级莫定基础,结构优化精准强化,主动抑制查